专栏名称: 兔十四
这是一只企图学术但是无法严肃的兔子。
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MicroArch|§10.4 如何为一个遗址设计测年计划(中)

兔十四  · 公众号  ·  · 2019-09-09 20:01

正文

你好,这是本兔的第 91 篇推送。


三、样品种类选择

碳十四测年可选择的样品种类非常多,理想的样品是在短期内形成的,如一年生的植物(炭化或未炭化)或者骨胶原。在大多数骨头中,骨胶原的生命周期为10年,不过在某些骨头中是30年甚至更久。

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*/
人骨 测年的另一个问题是,如果这个人吃很多鱼 /*此处想@很多人*/ ,测得年代可能会老很多。
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*/
最常见的测年材料是 木炭 。然而木炭测年也是有问题的,因为测的是树木生长的年代,而非燃烧的年代。由于树可以生长几百年,这将带来严重的误差(所谓old wood effect)。
/*引用一下去年的自己

*/
此外,古建筑木材的重新利用也会导致偏差。
还有一些含碳的材料有时候也可以用碳十四测定,但是也会有问题。 骨骼矿物相 中碳元素以碳酸根的形式存在,但是它们中的一部分位于晶体表面,很容易与环境发生交换。这会导致年代出现错误,即使是稳定的牙釉质也不例外。
/*

*/
但是也有研究显示,如果骨头是烧过的,那么其中的碳酸盐矿物年代是可靠的。作者提供的解释是,在加热过程中,新形成的晶体比较大,而且原子有序度较高,因此比较稳定。
/*

*/
很多 沉积物 中都包含有机物,原则上来讲也可以测出沉积物的年代。但是事实上,从沉积物中提取的不同有机组份通常给出不同的年代,总体来讲,沉积物这么测年是不可信的。
/*

*/
石灰面 理论上来讲也是可以测年的,因为粘合剂方解石晶体中的碳是来自大气的。
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*/
然而迄今为止,也没有好的可靠的方法对石灰面进行测年。
/*

*/
陆生和海洋 软体动物壳体 中的碳酸钙晶体,在理论上也是可以测年的,如果其中所有的碳都来自这些动物的食物,而非水中溶解的碳酸氢盐或者碳酸钙沉积物。然而事实并非如此,如果该地区有碳酸盐岩石,那么这些软体动物的年代就是有问题的。
/*

*/
在没有碳酸盐岩石的地区,软体动物壳体也能提供可靠的碳十四年代。
/*

*/


四、采样规模
采样策略与需要回答的考古学问题,以及需要达到的分辨率直接相关,同时也取决于是否能得到合适的测年材料。 在样品质量上做让步,这永远都是不值得的 。如果测了一个质量很差的样品,那么需要大量的好的样品来降低一个低质量样品带来的影响。发表数据时,质量差的样品需要明确地标注,不论它们的结果是不是正常。
首先要估计需要分析样品的数量。不过令人沮丧的是 /*frustratingly*/ ,这个问题并没有一个直接的答案。通常每一个层位测两到三个样品是比较合适的,这样可以检验结果的可重复性。而为了实现这一点,需要采集3-4倍的样品。因为并不是所有的样品都适合测年的,在许多遗址,许多样品都是需要被舍弃的(见下文样品的筛选)。
即使是规划最好的测年项目,也是有可能需要调整的,如果获得的第一组数据的一致性很差,那么为了提高统计学上的可重复性,就需要分析更多的样品。
最后,敲黑板,每一个测得的年代都应该发表,即使是明确地知道有技术失误的情况。
/*这是一个真实的故事:
老专家去年挖到一个公元6-7世纪的陶窑,给了我一个样品,我给他测出公元11世纪。老专家非常不开心,又拿出两个样品,context和material都与之前的相同,还语重心长地说:“这次我要和你一起做实验呀,否则我都不知道你哪里出的问题。”
于是我诚惶诚恐地跟老专家一起做了两个新的样品:一个公元前3世纪,一个公元前11世纪。
看到这样的结果我也是很悲痛的,都严肃地考虑退学了。 逢人就夸fantastic的老专家,用disappointing评价了我。
然后,他把我所有的数据都放在了他的paper里面投了出去,实力践行 自己采的样,含着泪也要投出去
然后,他的paper如石沉大海…………
立个flag:如果老专家这篇文章能发出来,我一定写一篇长篇推送吹爆他。如果发不出来,我大约的确真的可以退学了吧
*/


五、样品筛选

在测年之前对样品进行筛选的目的是选出最好的样品,而排除那些由于各种原因不适合测年的样品。骨胶原和炭化有机材料的筛选方法已经成熟,下面就简单地介绍这些方法。

骨胶原

要估计骨化石中是否含有保存良好的骨胶原,最好的做法就是用盐酸溶解其中的矿物相,然后观察是否有不溶于酸的有机组份。不溶于酸的骨胶原是肉眼可见的,悬浮在酸性溶液之中,振荡之后不会迅速沉底。

两瓶经过酸溶解的骨头粉末。左边并没有不溶于酸的组份,而右边那瓶则包含不溶于酸的组份,在振荡了溶液之后可以看到悬浮其中的有机物。

筛选方法如下: 首先机械除去表面污染物,然后将100mg左右骨头样品研成粉末,置于试管中。 加入约10mL 1N盐酸。 矿物相会在5-15分钟内溶解。 然后振荡试管,透过光观察其中的溶液是否包含悬浮物。 如果有不溶于酸的组份存在,这就是暗示样品中是很有可能包含骨胶原的,因为非胶原蛋白质会溶解,而其它难溶矿物会迅速沉底。 离心,用清水润洗几遍,干燥之后进行红外光谱分析。 这会证实那些悬浮物是不是骨胶原,纯度如何(见12章)。
可以将不溶于酸的组份称重,并估计骨胶原的含量。根据牛津大学碳十四实验室建立的标准,如果骨头中不溶于酸的组份质量分数高于1%,那这个样品是可以测的,这一标准在实践中也收效良好,至少在温带地区如此。
/*

*/
这个工作可以轻易地在田野里实现,只需要几分钟的时间,就可以确认样品中是否包含骨胶原,以及在遗址上鉴定出骨胶原保存良好的区域。这些信息可以用来决定需要采集多少样品进行实验室分析。
/*讲道理,不是应该先做红外吗?

*/
还有一些标准能够判断骨胶原的纯度。碳:氮比值应该接近2.8 /*质量比*/ ,偏离这个值的骨胶原就是有污染的。
/*

*/
然而这是在假设污染物材料的碳氮比值是不同的(这也通常是对的)。如果要测定非常老的骨头,那碳氮比值可能就不够灵敏了。骨胶原的氨基酸组成是很有特点的,大约有三分之一的氨基酸是甘氨酸。如果考古样品的氨基酸组成与现代骨胶原相同,那其中的蛋白质组份就一定是骨胶原了。
/*

*/
但是,它有可能受到其他不含氨基酸的有机物的污染,可见氨基酸组成也不是衡量纯度的绝对指标。
如果能够测量那些仅存在于骨胶原中的氨基酸,比如 羟基脯氨酸 ,那么污染问题就解决了。
/*







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